2025年热力考试题库及答案

2025年热力考试题库及答案一、热力学基础概念与第一定律1.（单选）下列哪一参数属于状态函数？A.功B.热量C.熵D.功率答案：C2.（单选）闭口系统经历一循环后，系统对外做功300kJ，同时从热源吸热500kJ，则系统向冷源放热量为A.200kJB.300kJC.500kJD.800kJ答案：A3.（填空）若某理想气体在定容条件下温度升高1℃，其热力学能变化Δu=________kJ/kg，已知c_v=0.718kJ/(kg·K)。答案：0.7184.（判断）“热量是系统与外界由于温差而传递的能量，因此热量也是系统状态函数。”答案：错误5.（简答）用30字以内说明热力学第一定律的实质。答案：能量守恒，功热互换，系统储存能量的变化等于净输入能量。6.（计算）1kg空气由状态1（0.1MPa、20℃）被绝热压缩至状态2（0.5MPa），若γ=1.4，求终温T₂。答案：T₂=T₁(p₂/p₁)^((γ−1)/γ)=293.15×(5)^(0.286)=464K7.（多选）下列哪些过程满足δq=dh？A.定压B.定温C.定熵D.节流答案：A、D8.（单选）理想气体在pv图上，一条等温线与一条绝热线相交于点A，则在该点A.绝热线斜率绝对值更大B.等温线斜率绝对值更大C.两者斜率相等D.无法比较答案：A9.（填空）某蒸汽动力厂输出功率250MW，热效率42%，则锅炉每小时需吸收热量________GJ。答案：250/0.42×3.6=2143GJ10.（综合）某刚性容器被隔板分成A、B两室，A室有0.2kg氦气（300K、200kPa），B室真空。抽去隔板后气体膨胀充满整个容器，求熵产。已知R=2.077kJ/(kg·K)。答案：ΔS=mRln(V₂/V₁)=0.2×2.077×ln2=0.288kJ/K二、熵与第二定律11.（单选）卡诺热机工作于927℃与27℃之间，其理论热效率为A.75%B.70%C.66.7%D.50%答案：A12.（填空）若某不可逆过程中系统熵增1.2kJ/K，外界熵增−0.8kJ/K，则孤立系熵增为________kJ/K。答案：0.413.（判断）“绝热可逆过程一定等熵，绝热不可逆过程熵一定增加。”答案：正确14.（简答）写出熵变的微分定义式并说明各项物理意义。答案：dS=δQ_rev/T，δQ_rev为可逆微元热量，T为系统绝对温度。15.（计算）1kg水（25℃、0.1MPa）与100℃恒温热源接触至平衡，求水熵变、热源熵变及总熵产。已知c=4.18kJ/(kg·K)。答案：水ΔS=4.18ln(373.15/298.15)=0.907kJ/(kg·K)；热源ΔS=−4.18×75/373.15=−0.840kJ/(kg·K)；总熵产0.067kJ/(kg·K)。16.（多选）下列措施可降低蒸汽动力厂冷凝器㶲损失的是A.降低冷却水进口温度B.提高汽轮机排汽干度C.减小传热温差D.提高锅炉压力答案：A、C17.（单选）理想气体自由膨胀至体积加倍，则其单位质量熵变A.Rln2B.0C.−Rln2D.c_vln2答案：A18.（填空）某制冷机性能系数COP=4，从冷源吸热800kJ，则外界需输入功________kJ。答案：20019.（综合）两股空气流绝热混合：流1流量1kg/s、350K，流2流量2kg/s、300K，c_p=1.005kJ/(kg·K)，求混合后温度及熵产。答案：T=(1×350+2×300)/3=316.7K；ΔS=1×1.005ln(316.7/350)+2×1.005ln(316.7/300)=0.034kJ/(s·K)。20.（计算）某热机在两热源间工作，高温热源600K，低温300K，若热机输出功率150kW，向低温热源排热300kW，判断该热机是否可能并求总熵产。答案：吸热Q_H=450kW，η=150/450=0.333<0.5（卡诺值），可能；ΔS_H=−450/600=−0.75kW/K，ΔS_L=300/300=1kW/K，ΔS_gen=0.25kW/K>0，可行。三、蒸汽与动力循环21.（单选）水在10MPa下的饱和温度约为A.311℃B.350℃C.374℃D.450℃答案：A22.（填空）朗肯循环中提高________压力可同时提高热效率但降低汽轮机出口干度。答案：初蒸汽23.（判断）“再热循环的主要目的是提高循环吸热平均温度，从而提升效率并缓解汽轮机末级湿度。”答案：正确24.（简答）说明回热抽汽为何能提高朗肯循环效率（40字以内）。答案：减少冷源损失，提高给水温度，抬升平均吸热温度。25.（计算）某朗肯循环初参数8MPa、480℃，冷凝器8kPa，忽略泵功，求理论热效率。已知h₁=3348kJ/kg，s₁=6.658kJ/(kg·K)，排汽干度x=0.794，h₂=2085kJ/kg，h₃=173kJ/kg。答案：η=(h₁−h₂)/(h₁−h₃)=(3348−2085)/(3348−173)=39.7%26.（多选）下列哪些损失属于汽轮机内部损失？A.喷嘴损失B.余速损失C.摩擦鼓风损失D.排汽节流损失答案：A、B、C27.（单选）某再热循环再热压力选为初压的20%，其主要考虑是A.降低汽轮机排汽湿度B.减小锅炉造价C.提高给水泵功率D.降低再热器压降答案：A28.（填空）若汽轮机相对内效率为85%，则实际排汽焓比理想排汽焓高________%。答案：约15%（相对理想焓降）29.（综合）某300MW机组采用七级回热，最佳给水温度260℃，若凝汽器出口水温30℃，求理论回热级数对应的平均温升。答案：ΔT=(260−30)/7=32.9℃30.（计算）某超临界机组初参数25MPa、600℃，再热5MPa、600℃，冷凝器5kPa，求理想再热循环效率（查表得：h₁=4036kJ/kg，s₁=6.599kJ/(kg·K)，再热后h₃=3666kJ/kg，s₃=7.259kJ/(kg·K)，排汽h₄=2262kJ/kg，h₅=137kJ/kg）。答案：η=[(h₁−h₂)+(h₃−h₄)]/[(h₁−h₅)+(h₃−h₂)]=[(4036−2948)+(3666−2262)]/[(4036−137)+(3666−2948)]=45.2%四、制冷与热泵31.（单选）R134a蒸气压缩制冷循环，蒸发温度−15℃，冷凝40℃，若压缩机入口干度1.0，出口过热度5℃，则冷凝器入口温度约为A.45℃B.40℃C.35℃D.50℃答案：A32.（填空）热泵供热10kW，COP为5，则蒸发器从环境吸热功率为________kW。答案：833.（判断）“吸收式制冷中，提升发生器温度一定能提高COP。”答案：错误（受结晶、冷却水温度限制）34.（简答）说明为何节流阀代替膨胀机可降低制冷系统造价但损失效率（50字以内）。答案：节流阀无运动部件、成本低，但不可逆绝热，㶲损失大，回收功为零。35.（计算）某R410A循环，蒸发0.4MPa，冷凝2.0MPa，压缩机绝热效率0.75，查表得h₁=275kJ/kg，h₂s=320kJ/kg，h₃=120kJ/kg，求实际COP。答案：h₂=h₁+(h₂s−h₁)/0.75=335kJ/kg；COP=(h₁−h₄)/(h₂−h₁)=(275−120)/(335−275)=2.5836.（多选）下列措施可提高蒸气压缩制冷COP的是A.降低冷凝温度B.提高蒸发温度C.采用过冷D.增大压缩机余隙答案：A、B、C37.（单选）跨临界CO₂循环气体冷却器出口温度35℃，高压10MPa，则系统最优高压由下列哪一参数决定？A.蒸发温度B.冷却器出口温度C.压缩机效率D.回热器温差答案：B38.（填空）吸收式制冷中，常用LiBr–H₂O工质对，其中________为制冷剂。答案：水39.（综合）某冷库热负荷50kW，蒸发−25℃，冷凝35℃，若采用双级压缩中间完全冷却，求最佳中间压力。答案：p_mid=√(p_evap×p_cond)=√(0.166×1.35)=0.47MPa40.（计算）某空气源热泵在室外−5℃、室内20℃稳定运行，若制热COP为3.0，求压缩机排气温度（理想循环，空气c_p=1.005kJ/(kg·K)，γ=1.4）。答案：压比π=(T_cond/T_evap)^(γ/(γ−1))=(293/268)^3.5=1.36；T_out=T_evap×π^((γ−1)/γ)=268×1.36^0.286=293K→20℃（理想回热），实际需考虑不可逆，此处仅示范理想情况。五、传热学基础41.（单选）稳态导热中，无限大平壁两侧温差60℃，厚度0.2m，导热系数0.6W/(m·K)，则热流密度为A.180W/m²B.120W/m²C.200W/m²D.300W/m²答案：A42.（填空）一维圆柱稳态导热，半径r处温度梯度dT/dr=________（已知内外半径r₁、r₂，温度T₁、T₂）。答案：dT/dr=(T₂−T₁)/ln(r₂/r₁)×1/r43.（判断）“湍流自然对流换热系数一定大于层流强制对流。”答案：错误44.（简答）写出毕渥数Bi的定义式并说明其物理意义（30字以内）。答案：Bi=hL/λ，物体内部导热与表面对流热阻之比。45.（计算）厚0.1m的钢板初始20℃，单侧突然接触500℃燃气，h=100W/(m²·K)，λ=45W/(m·K)，α=1.2×10⁻⁵m²/s，求1min后表面温度（用半无限大模型）。答案：T_s=T_i+(T_f−T_i)[1−exp(h²αt/λ²)erfc(h√(αt)/λ)]=20+480×0.38=202℃46.（多选）下列因素会增大水平圆管自然对流换热系数的是A.增大管径B.增大温差C.提高流体导热系数D.降低流体黏度答案：B、C、D47.（单选）空气横掠外径20mm圆柱，Re=4×10⁴，查表得Nu=60，则换热系数约为A.30W/(m²·K)B.45W/(m²·K)C.60W/(m²·K)D.90W/(m²·K)答案：B48.（填空）灰体表面有效辐射J=________（已知温度T、发射率ε、斯特藩玻尔兹曼常数σ）。答案：εσT⁴+(1−ε)G49.（综合）某换热器热水入口80℃、流量2kg/s，冷水入口20℃、流量3kg/s，c_p均为4.18kJ/(kg·K)，逆流换热，面积20m²，U=80